Напечатайте мне печень.

Думаю что 21-й век принесёт немало нового в медицину. Например эксперименты со стволовыми клетками могут привести к созданию технологии выращивания биологических тканей для ремонта или замены повреждённых органов. Но стволовые клетки, сами по себе готовые стать клетками любой ткани организма, всё же, пока что, не могут самоорганизоватся в орган для замены. И тут можно вспомнить про уникальную технологию биопринтеров.

Создан первый серийный биопринтер
Первый биологический 3D-принтер, специально разработанный в расчёте на мелкосерийный, но всё же промышленный выпуск, открывает новые перспективы в области имплантации и восстановления органов и тканей. Таков результат сотрудничества американской компании Organovo и австралийской Invetech.
Вместо того чтобы пытаться вырастить в пробирке орган или кусочек ткани нужной формы и заданных свойств, куда эффективнее напечатать его на биопринтере, — полагают специалисты Organovo. В роли чернил такой аппарат использует запас культивированных клеток нужного типа (эпителиальные, соединительные, мышечные), а прецизионная печатающая головка под управлением компьютера выкладывает клетки (и вспомогательные вещества) в нужном порядке.

В преддверии празднования нового года в голову приходит мысль, что таким образом можно было бы например напечатать совершенно новую печень для замены прежней, поражёной циррозом. :)

А теперь о биопанке?

Наша цивилизация построена на идеологии противопоставление человека и природы. Для успешной борьбы с природой человечество вот уже много веков развивает технику. Но так ли уж правилен этот путь? Может быть стоит просто сотрудничать с природой и тогда многие задачи будут решены гораздо проще?
Вот например: существующие на сегодняшний день протезы заменяющие человеческое сердце настолько несовершенны, что требуют постоянной подзарядки, разрушают кровяные тельца и вообще намного менее практичны чем настоящее сердце. Поэтому лучшей заменой больному сердцу является другое сердце. Хотя сердце и достаточно простой орган, всего-лишь гидронасос, но и тут технология пасует перед созданием природы. Что-же, может эльфийская цивилизация пошла бы другим путём?

На основе стволовых клеток была создана ткань сердечной мышцы
Специалисты из США и Нидерландов сумели получить полнофункциональный участок сердечной мышцы, воспользовавшись эмбриональными стволовыми клетками.
В начале работы исследователи с помощью зеленого и красного флуоресцентных белков модифицировали эмбрион мыши таким образом, чтобы разные отделы сердца животного имели разную окраску. Это позволило проследить за процессом образования ткани сердечной мышцы и выяснить, какие именно клетки-предшественники в нем участвуют.
Выделив необходимые клетки, ученые извлекли их и разместили на тонкой подложке из полидиметилсилоксана; через некоторое время они наблюдали образование участка ткани сердечной мышцы толщиной в одну клетку. «Конечно, на практике нам потребуются полосы большей толщины, которые придется как-то снабжать кровью», — замечает участник исследования Ибрагим Домиан (Ibrahim Domian) из Гарвардской медицинской школы.
В будущем эти клетки планируется использовать для восстановления поврежденного сердца. Ученые видят два способа доставки клеток к месту назначения: можно либо просто ввести их в пораженную ткань в надежде на то, что они самостоятельно образуют участок мышцы, либо приготовить гель на их основе. «Мы уже сейчас готовы начать опыты на мышах, — заключает г-н Домиан. — Будем специально инициировать сердечные приступы, а потом бороться с их последствиями».

И вообще, управление ростом живых тканей может приобрести совершенно неожиданные формы.

Ученым удалось вырастить кусок мяса
Ученые выделили клетки из мышечной ткани живой свиньи и смешали их с другими ингредиентами животного происхождения. Клетки размножились и превратились в «стейк». Осталось только придумать, как эти мышцы «накачать». Исследователи из Нидерландов вырастили то, что сами они называют «сырой свининой».
Попробовать «продукт» никто пока не решился, но ученые не оставляют надежды, что лет через пять «растительное мясо» будет продаваться повсеместно.
«В настоящий момент мы имеем нечто, что можно назвать «истощенной мышечной тканью», — отчитывается физиолог, профессор Университета Эйндховена Марк Пост. — Нам необходимо улучшить ее — натренировать и растянуть. Рано или поздно мы это сделаем и получим продукт, который не будет приносить вред окружающей среде и уменьшит страдания животных. Если в конечном итоге нам удастся еще и придать ему вкус мяса, люди совершенно точно будут это покупать».
Ученые выделили клетки из мышечной ткани живой свиньи и смешали их с другими ингредиентами животного

Кстати, как вы относитесь к подобным экспериментам? Стали бы вы есть искуствено-выращенное мясо?

Интерфейсы мозг-компьютер

С каждым днём интерфейсы мозг-компьютер становятся всё более реальными. То что раньше казалось нам откровенной фантастикой, постепенно входит в нашу жизнь.
Вот две новости:

Бельгийские ученые разработали чип для внедрения в живую клетку
Специалисты бельгийского исследовательского центра IMEC разработали микроигольчатый чип, обеспечивающий связь между традиционными электронными компонентами и живыми клетками.
Каждая микроигольчатая структура в новом чипе служит контактной площадкой для подключения одной живой клетки и содержит электрод, который может с высокой точностью записывать и контролировать в реальном времени электрическую активность каждой отдельной генерирующей клетки в сети. Такие клетки связываются между собой с помощью электрических сигналов. Исследование электрической активности такого рода клеток позволяет существенно углубить представление человека о процессах внутри сетей этих клеток.
Электроды микроигольчатого чипа уменьшены до размеров отдельной клетки. Каждая микроскопическая иголочка сделана из металлического стержня, покрытого слоем оксида. На конце каждой такой иголочки создается проводящий наконечник из золота или нитрида титана. При наложении клеток на поверхность чипа клеточная мембрана плотно присасывается к игольчатой структуре, обеспечивая надежный контакт с электродом. Такой электрический контакт обеспечивает превосходное соотношение «сигнал-шум» - теперь исследователи могут точно измерять исходящие электрические сигналы и стимулировать клетку с сигналами заданной мощности.

Проведены успешные испытания инвазивного нейрокомпьютерного интерфейса
Нейробиологи из Клиники Майо и Университета Северной Флориды (США) закрепили набор электродов на поверхности коры полушарий мозга испытуемых и «научили» компьютер распознавать буквы, на которых люди концентрировали внимание.
В исследовании приняли участие двое больных эпилепсией, электрическая активность мозга которых контролировалась — в медицинских целях — по технологии электрокортикографии, предполагающей проведение хирургической операции (краниотомии) и размещение электродов прямо на поверхности коры мозга. «Методы электрокортикографии и электроэнцефалографии сильно отличаются по качеству предоставляемой информации, — замечает ведущий автор работы Джерри Ши (Jerry Shih). — Скальп и кости черепа искажают и ослабляют сигнал, действуя подобно атмосфере Земли, которая мешает вести астрономические наблюдения, и сдерживая разработку нейрокомпьютерных интерфейсов».
Во время тестирования системы передачи испытуемые находились на расстоянии около 75 см от экрана, на котором демонстрировались 36 алфавитно-цифровых символов. Специальная компьютерная программа анализировала электрическую активность мозга добровольцев и выводила на экран тот символ, на котором было сфокусировано внимание участников эксперимента. «Откалибровав систему, мы получили практически стопроцентную вероятность корректного распознавания символа, — рассказывает г-н Ши. — Да, аналогичные результаты демонстрировались и в экспериментах с электроэнцефалограммами, но наша методика обеспечивает более высокую скорость обмена информацией». Как сообщается, первый испытуемый научился передавать один знак за 39 секунд; второй тратил на передачу всего 23 секунды.
Авторы пока не могут сказать, сколько электродов понадобится имплантировать больным в том случае, если нейрокомпьютерный интерфейс такого типа будет применяться на практике.

И если вам кажется, что от этих экспериментальных лабораторных опытов, до разьёма в затылке ещё далеко, то спешу вас огорчить (обрадовать). Прогресс в этой области движется очень быстро. Ещё год назад считывание мозговой активности, ограничивалось обычными энецефалограммами, а в этом году мы уже имеем значительный прогресс. И это ведь только публичные новости. А сколько ещё открытий и разработок скрывается от нас во тьме секретных лабораторий?

Геймеры на службе в армии.

Помнится недавно я уже обращал внимание на фильм "Суррогаты" в котором армия была показана как большой спортзал с игровыми консолями, а солдаты - геймеры управляющие боевыми роботами на поле боя. Видимо такое видение войн будущего показалось заманчивым не только мне.

Провайдер InterZet предлагает ввести альтернативную службу для геймеров
Петербургский провайдер InterZet выступает за введение альтернативной виртуальной службы для геймеров. По мнению представителей компании, чемпионы по компьютерным играм должны служить дома, сидя за компьютером.
«Ценнейшие кадры чемпионов по компьютерным войнам пропадают бездарно при общем призыве в армию. В это же время в других странах (Великобритания, США, Израиль) таких специалистов берегут и используют в разведках и в подразделениях по управлению боевыми роботами.
Современная война уже давно перешла на новый технологический виток. Сейчас умение управлять техникой значит подчас больше, чем меткая стрельба из штурмовой винтовки. Соответственно, недопустимо использовать людей, умеющих управлять виртуальными персонажами в компьютерных стрелялках», - отмечается в пресс-релизе компании.
Представители интернет-провайдера считают, что уровень тактической подготовки чемпионов Counter-Strike, возможно, превосходит подготовку спецподразделений реальных войск.
Для проверки этого тезиса, InterZet организует серию соревнований по пейнтболу между чемпионами Counter-Strike и чемпионами пейнтбола против реальных армейских спецназовцев.
По результатам этих матчей будет составлено предложение для вооруженных сил РФ, в котором InterZet предложит военным рассмотреть возможность прохождения службы в армии чемпионами Counter-Strike на особых условиях.
Матчи будут организованы на базе пейнтбольного клуба Snaker. В первом матче 26 ноября чемпионы Counter-Strike сразятся с лучшими командами по пейнтболу в Петербурге. Если чемпионам Counter-Strike удастся победить, то будут проведены переговоры с Министерством обороны, и организованы соревнования между реальными армейскими пехотинцами и компьютерными чемпионами. В случае победы геймеров, будет организован чемпионат между спецназом и чемпионами Counter-Strike.
Пейнтбол выбран, как наиболее реалистичный имитатор реального боя. В тоже время в нем достаточно точно помечаются краской пораженные выстрелами места, а судьи лишают возможности участников стереть краску. Очевидно, что успех компьютерщиков в этих матчах, по меньшей мере, повод военным задуматься о иных методах подготовки молодых бойцов и иных методах прохождения службы в армии.

Насчёт пейнтбола, это они уже пожалуй перегнули. Всё же пейнтбол это не только меткая стрельба и тактические действия. Тут важна ещё и физическая подготовка. Но направление мыслей всё же правильное. Так глядишь лет через пять и у нас начнут создавать подразделения роботовойн.

Полный киберпанк, или что задумала Intel

Управлять компьютером силой мысли - очень киберпанковская идея. И заманчивая. В этой области, в последнее время наметилось серьёзное продвижение. Вот и корпорация Intel тоже взялась за мыслеинтерфейсы.

Intel научит людей управлять компьютерами «силой мысли»
Исследовательское подразделение корпорации Intel работает над технологией, которая позволит управлять электронными устройствами в буквальном смысле «силой мысли».
Для анализа мозговых волн специалисты Intel используют метод функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ). Ученым уже удалось выяснить, что у различных людей проявляется схожая мозговая активность при выполнении определенных мысленных действий. Таким образом, теоретически возможно формирование системы шаблонов для распознавания мысленных команд.
Корпорация уже приблизилась к созданию регистрирующего устройства в виде гарнитуры. Следующий шаг — минимизация сенсоров и связанных с ними электронных цепей, чтобы их можно было вживить в мозг.
По мнению г-на Чиена, люди будущего по своей воле будут имплантировать в мозг датчики, чтобы отказаться от физических интерфейсов управления компьютерами и техникой. Он напоминает: 20 лет назад никто и подумать не мог, что мини-компьютеры будут едва ли не круглые сутки находиться рядом с человеком. Словом, то же самое рано или поздно произойдет с разрабатываемой в «Интел» системой мысленного управления электронными устройствами.

Приятно конечно слышать, что уже есть устройство размером с гарнитуру. Но вот дальнейшее видение от Intel несколько пугает. Хотя и и фанат всяческих технологий, и даже разных киберимплантов, но меня озадачивает необходимость вживления датчиков, которые прекрасно могут работать и снаружи. Видимо у Intel есть какие-то свои причины для этого. Ведь очевидно, что вживляемые датчики будут намного менее коммерчески успешными чем носимые внешние. Есть правда у меня предположение, что основным заказчиком имплантируемых датчиков у Intel есть и будут военные. Соответственно, можно предположить, что эти разработки уже вполне успешны, раз предполагается их коммерциализация.
Остаётся только подождать, что предложит имплантировать Microsoft.

Возможности и опасности биомодификаций

Зачастую, когда я рассуждаю о возможностях биомодификаций, и развитии человечества по пути "эльфийской цивилизации" меня спрашивают - а это вообще возможно? Могут ли люди создавать организмы с заданными свойствами? Можно ли насекомым или другим организмам привить требуемые навыки/способности.
Обычно я говорю, что это дело недалёкого будущего. Но что бы не быть голословным я приведу вам две научных новости.

Американцы начали продажу серийных ДНК
Искусственно спроектированные ДНК в серийном (по меркам отрасли) масштабе начала продавать недавно созданная американская компания Ginkgo BioWorks. Данная новация сулит постепенный перевод на промышленные рельсы не просто биотехнологий, но их самой молодой части — синтетической биологии.
В настоящее время большое количество как фундаментальных, так и чисто прикладных исследований, связанных с генной инженерией и синтетической биологией, тормозятся достаточно рутинными процедурами производства новых генетических последовательностей, которые затем внедряют в организмы (обычно — бактерии), далее производящие нужные белки или иные соединения.
Один из основателей компании — Том Найт (Tom Knight) – совместно с несколькими коллегами из MIT ещё в 2003 году разработал технологию стандартизованного сшивания блоков ДНК, названных "биокирпичами" (BioBrick, мы говорили о них). Каждый такой "кирпичик" отвечает за синтез определённого белка и снабжён с двух концов молекулами-коннекторами, позволяющими легко соединять "кирпичи" между собой, словно элементы Lego

Это насчёт того, какие возможности есть для манипулирования генами. А насчёт прививания организмам (насекомым) нужных навыков - вторая новость.

Лазер создал в мозге фальшивые воспоминания о боли
В эксперименте, проведённом Геро Мизенбёком (Gero Miesenböck) и его коллегами из Оксфорда (University of Oxford), дрозофил научили бояться запахов 3-октанола (OCT) либо 4-метилциклогексанола (MCH).
Для этого биологи внедрили светочувствительную вариацию молекулы АТФ в различные нейроны мозга другой группы дрозофил.
Затем в присутствии соответствующих запахов биологи осветили мозг мушек лазером. Это привело к запуску соответствующих АТФ, которые активировали работу нейронов, выпускающих допамин. Этот нейромедиатор, по некоторым данным, способствует созданию у дрозофил неприятных воспоминаний.
На данный момент биологи пытаются проделать нечто подобное с мышами. Так что в скором времени тестированию подвергнутся и млекопитающие. И хотя пока ещё рано говорить о том, что и человек когда-нибудь будет словно по мановению волшебной палочки запоминать содержание какой-нибудь книги, теперь подобная возможность не выглядит чистой фантастикой.

Выращивать дома из деревьев.

Дом в дереве? Мысль не столь уж и оригинальная. Но что это обозначает на практике? Обычно это были либо искусственно сооружённые "скворечники" на ветвях деревьев, либо жильё в дуплах больших деревьев (как здесь). А можно ли управлять ростом деревьев, чтобы они создали настоящее здание, да ещё и высотное?
Оказывается очень даже можно. Надо лишь приложить фантазию и знания.

Живая башня пустила корни в немецкой земле
Удивить мир сочетанием эстетики и экологичности живых растений со строго "запрограммированной" силовой структурой искусственного по сути сооружения решили молодые архитекторы: Фердинанд Людвиг (Ferdinand Ludwig), главный автор данного проекта, и его напарники Оливер Сторц (Oliver Storz) и Ханнес Швертфегер (Hannes Schwertfeger) из Института основ современной архитектуры и дизайна университета Штутгарта (IGMA). Эта троица является также основателями "Общества развития строительной ботаники" (Entwicklungsgesellschaft für Baubotanik), под эгидой которого и выполнялась работа.
Пользуясь оригинальной методикой, немецкие умельцы возвели "Стройботаническую башню" (Baubotanik-Tower или, в немецком оригинале, Baubotanik-Turm) — самое высокое сооружение, созданное из живых и продолжающих расти деревьев.

Удивительных результатов смогли добиться молодые архитекторы. При этом они использовали всего-лишь серебристые ивы. Хорошо растущие в Европе, но далеко не самый удобный материал. Кажется более выгодным было бы применение быстрорастущего бамбука. А если к каркасу из деревьев впоследствии добавить ещё и плотную завесу из вьющихся растений...

Мутируй бактерию

Применение бактерий и прочих микроорганизмов на службе человечеству насчитывает уже не одну тысячу лет. Последнее время бактерии всё активнее применяются для получения биотоплива. Как например бактерии вырабатывающие метан в биореакторах. Или бактерии производящие бутанол из сх-продукции. Но во всех подобных случаях, применяются бактерии уже существующие в природе и имеющие ряд неприятных ограничений. Например метаногены производят метан только в определённом температурном диапазоне и в отсутствии кислорода. Или бактерии производящие бутиловый спирт (Clostridia acetobutylicum) обладают слишком низкой продуктивностью. Но это всё примеры использования природных штаммов бактерий. А что если проявить фантазию и немного "подкрутить" генетический код бактерий в нужном нам направлении?

Мутантные бактерии помогут увеличить объемы производства бутанола
Американские ученые нашли способ, как удвоить объемы производства биотоплива: помогут в этом мутантные бактерии.
Под биотопливом подразумевается бутанол — разновидность спирта, которая обычно используется как растворитель, в производстве смол и пластификаторов, в синтезе многих органических соединений. Однако исследователи из Университета штата Огайо (США) уверены, что бутанол, содержащий на 25% больше энергии, чем этанол, может однажды полностью заменить бензин.
Ученые разработали процесс, который совершенствует традиционный метод получения бутанола в бродильном чане с анаэробными организмами. Обычно эти бактерии могут вырабатывать только ограниченное количество бутанола — 15 граммов на каждый литр воды в емкости. Как только эта норма превышается, среда в бродильном чане становится губительной для микроорганизмов, их рост останавливается, и, как следствие, прекращается ферментация.
Новая методика предполагает использование мутантного штамма бактерии Clostridium beijerinckii в биореакторе, содержащем большое количество полиэфирных волокон. В такой среде бактерия-мутант способна производить до 30 граммов бутанола на литр воды. По словам разработчиков, данная технология позволяет значительно сэкономить средства: сегодня на выделение и очистку бутанола приходится около 40% общей стоимости его производства. А поскольку новый штамм бактерии ферментирует бутанол в большей концентрации, производство биотоплива становится экономичнее.

Вот он, шаг к биосбалансированой цивилизации. Не добывать ископаемые, а производить необходимое пользуясь силами самой природы.

Новая рубрика

" - Это естественно. Тут ничего не поделаешь. Я хочу все-таки объяснить тебе, что происходит. Ты, кажется, вообразил, что я собираюсь с голыми руками идти против танка. Ничего подобного. Мы имеем дело с законом природы. Воевать против законов природы - глупо. А капитулировать перед законом природы - стыдно. В конечном счете - тоже глупо. Законы природы надо изучать, а изучив, использовать. Вот единственно возможный подход. Этим я и собираюсь заняться."

"За миллиард лет до конца света".
А. и Б. Стругацкие

С этого дня начинаю вести ещё одну линию своего журнала, под тегом "Эльфийская цивилизация".
Хотя изначально "Хроники наступающего киберпанка" должны были регистрировать шаги наступающей эры техноцивилиции, всё же нельзя и упустить из виду такую интересную вероятность, как то, что человечество одумается (само или по принуждению) и врубится, что гораздо выгоднее не боротся, а сотрудничать с природой, не покорять её, а применять.

Так вот "эльфийская цивилизация" это попытка увидить, как именно люди могут удовлетворить свои ненасытные потребности с помощью сил природы. Люди живущие в биогармоничном и экологически сбалансированном мире, вовсе не обязательно должны будут становится эдакими "эльфами", отшельниками, или даже аскетами. Людская природа скорее всего останется неизменной ещё на протяжении полутысячи лет. Жадность, глупость и эгоизм будут изжиты только через революцию духа, а не ума.
И первый же вопрос - "Как накормить все эти прожорливые миллиарды?" и "Где они все будут жить?". Я совершенно себе этого не представляю. Но мне кажется, что постепенно внедряя новые биотехнологии, люди смогут находить всё более и более экологичные способы получать необходимые ресурсы (пространство, пища, товары), а также орудия труда и производства. В конце концов первые натуральные хозяйстваи и были вполне биосбалансированными. В сельскохозяйственном быте всё было естественного происхождения и группа людей (деревня) вполне могли себя полностью обеспечивать всем жизненно необходимым, не потребляя при этом никаких невосполнимых ресурсов или ископаемых. Земля каждый год засеивалась и давала урожай, скот родился, трудился, и потреблялся в пищу, и круговорот веществ был почти что замкнутым. Концентрация людей в города, множество людей на ограниченной площади, породила довольно странную ситуацию. Горожане не могли обеспечить себя необходимым пропитанием поскольку на городской территории выращивать пищу в достаточных количествах было попросту негде.
Горожане стали приобретать пищу у крестьян, что в свою очередь привело к необходимости повышать производительность труда в сельском хозяйстве. Для этого требовались более совершенные орудия труда, которые создавались в городах, где технологический уровень был выше, и возникал порочный круговорот. Города росли, технологии совершенствовались, добыча ископаемых совершенствовалась, и вот мы поставили свою цивилизацию в прямую зависимость от быстроисчерпываемых и невозобновляемых ресурсов.
А зададимся вопросом, можно ли в нашей жизни обойтись без этих "наркотиков"? Можно ли комфортно жить без нефти, газа, металлов? Существующие на сегодняшний день альтернативные источники энергии ведь не могут заставить нас обойтись без нефть. Нефть это не только бензин. Это ещё и пластмассы, растворители, смазочные материалы, краски и прочее. Металлы это не только железо, но ещё и уран, золото, алюминий и прочее.
Как же жить без всего этого? Но может быть выход есть?
* * *
Начнём рассматривать ситуацию на простых примерах. Вот очень привычная вешь - пластмассы и пластики. Попробуйте представить себе современное изделие без пластмассы, пластиковой упаковки. Трудно ведь. Ведь можно наливать напитки не только в пластиковые но ещё и в стеклянные бутылки? А стекло это достаточно леко перерабатываемый материал. Или упаковку делать не целофановой, а бумажной. Ну и что что непрозрачная, зато легко сгниёт в земле, будет пожрана насекомыми и червями, станет питательной средой для растений из которых станут делать бумагу и в конце концов круг замкнётся. А краска которой будет окрашена эта упаковка, тоже будет красителем естественного происхождения. Пусть оттенков будет меньше (не факт ещё), ну и пусть, это ведь всего-лишь временная оболочка которая в скором времени будет выброшена. Естественно напрашивается возражение - разве производство бумаги не наносит ущерб природе? Разве не вырубаются на бумагу тайга и экваториальные джунгли? Да! Но ведь бумагу можно делать и не из древесины, а например, из соломы. А что, тоже ведь целлюлоза.

Ну и так далее. По-немногу буду писать в журнал другие идеи. Будут ли они кому-то полезны? Незнаю. А вдруг?